Name: Mri-超声融合技术在靶向前列腺活检中的应用 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: 学习MRI-超声融合靶向前列腺活检技术，通过三维超声成像与弹性配准实现精准定位可疑病灶。该方法显著提高前列腺癌检出率，改善临床诊断准确性，适用于主动监测和重复活检患者。

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作者谨此感谢 Rajesh Venkataraman（Eigen，美国加利福尼亚州格拉斯瓦利）在本项目中提供的技术支持。

&#8203;在用于研究目的时，以下提供的方案严格遵循加州大学洛杉矶分校人类研究伦理委员会制定的指南。
注意： 此处所述方法为加州大学洛杉矶分校（UCLA）使用Artemis系统进行前列腺靶向活检所采用的技术。所有接受融合活检的患者均已完成前列腺多参数磁共振成像（mpMRI），影像由经验丰富的泌尿放射科医师进行解读，该医师已阅片超过3,500例前列腺MRI。在mpMRI上可见的病灶按PI-RADS 1-5分级，选择PI-RADS 3-5级病灶进行靶向活检。手术前，放射科医师将MRI图像上传至专用软件，用于前列腺及目标病灶的轮廓勾画。所有接受靶向活检的患者同时接受系统性活检，后者由融合设备软件生成的模板进行引导。若MRI未发现明确目标病灶，则仅实施软件引导的系统性活检。疑似或既往已诊断为前列腺癌的患者可纳入MRI/超声（US）融合活检的适应证。存在出血倾向或无法在无镇静条件下耐受活检的患者被视为禁忌证。
1. 机器启动与活检方案选择
<ol>
	<li>启动工作站计算机和工作站推车。</li>
	<li>输入新患者的个人信息，或在软件系统中选择已注册的患者。导入通过设备的勾画软件上传的 MRI 数据。</li>
	<li>选择活检计划类型（例如，MRI-TRUS 融合活检、复查活检或系统性活检）。同时选择全部三种活检计划类型，以便对新靶区进行活检、对先前位置重新取样，并执行系统性六分区活检。若选择系统性活检，融合系统会提示医生选择建议的 6 个或 12 个活检位置（即每个解剖六分区取 1 或 2 根组织芯）。 
	注意：在加州大学洛杉矶分校（UCLA）的临床实践中，所有接受靶向活检的患者同时接受系统性活检。为确保全面性，通常采集 12 根而非 6 根系统性活检组织芯。</li>
</ol>
2. 患者准备
<ol>
	<li>开具灌肠处方，并指导患者在活检当天早晨使用，以清洁直肠腔。</li>
	<li>在操作开始前一小时给予抗生素。根据美国泌尿科委员会的建议，可选用氟喹诺酮类、第一、第二或第三代头孢菌素类，或氨基糖苷类抗生素。 
	注意：选择抗生素时，必须参考当地的抗生素敏感性谱。在加州大学洛杉矶分校（UCLA），操作前一小时肌内注射1 g厄他培南。该决策基于UCLA的抗生素敏感性谱。在过去1,500例MRI-US融合活检中，未发生任何活检后败血症事件。</li>
	<li>将患者置于左侧卧位。使患者背部接近与床缘平行，双腿屈曲贴近胸部，以最大限度地为活检设备的追踪臂提供活动空间。确保患者臀部略超出床缘。</li>
	<li>准备患者肛门区域。将海绵棒浸入首选的消毒液中，从远离肛门处开始，向肛门方向擦拭会阴及肛周区域。</li>
	<li>进行直肠指检。戴手套并涂润滑剂后，将示指插入直肠，向前探查前列腺。 
	注意：若触及结节或硬结，应对该异常区域进行活检。</li>
</ol>
3. 经直肠超声探头准备
<ol>
	<li>将穿刺引导架连接到经直肠超声探头（TRUS探头）上。</li>
	<li>将超声耦合剂直接涂抹于清洁的TRUS探头上。 
	注意： 在加州大学洛杉矶分校（UCLA），所有TRUS探头均通过使用气化过氧化氢溶液的自动化系统进行消毒。</li>
	<li>在涂有超声耦合剂的TRUS探头上直接套上避孕套保护套，并用橡皮筋固定。</li>
</ol>
4. 实施前列腺周围神经阻滞
<ol>
	<li>将润滑后的端射式经直肠超声（TRUS）探头轻柔插入患者直肠。推进探头，直至显示器上清晰显示前列腺的二维（2D）横断面图像，并调整探头位置，使前列腺的大致中心可见。</li>
	<li>通过测量前列腺的高度、宽度和长度，估算前列腺体积。如需计算前列腺特异性抗原（PSA）密度，可用PSA值除以前列腺体积。</li>
	<li>开启屏幕上的活检引导线，以可视化穿刺针的行进轨迹。</li>
	<li>旋转并推进探头，直至显示前列腺与精囊的交界处，该区域即为前列腺神经血管束进入腺体的位置。</li>
	<li>将一根22 G脊髓穿刺针经TRUS探头的穿刺引导通道插入，推进穿刺针至前列腺与精囊的交界处。</li>
	<li>在此间隙内注入10 cc的1%利多卡因，形成超声可见的局部隆起。 
	注意： 正确的浸润注射会导致精囊和前列腺与直肠壁之间出现分离。</li>
	<li>重新调整TRUS探头，对对侧进行前列腺周围神经阻滞。等待1分钟，以确保麻醉效果充分起效。</li>
</ol>
5. 连接追踪臂
<ol>
	<li>调整经直肠超声（TRUS）探头，使前列腺的最大直径在横向方位清晰可见。</li>
	<li>将工作站推车置于患者旁边，以便在观察患者的同时能够看到工作站屏幕。</li>
	<li>确保追踪臂处于&#34;停放&#34;位置。将两个追踪臂大致互成90°放置。</li>
	<li>解锁追踪臂，并在保持TRUS探头位于患者直肠内的同时，将其置于TRUS探头正下方。</li>
	<li>抬起追踪臂，将TRUS探头放入追踪臂的托架中，并扣紧卡扣。此时TRUS探头已固定稳妥。</li>
	<li>锁定稳定臂。</li>
</ol>
6. 三维图像采集
<ol>
	<li>沿其长轴缓慢顺时针旋转经直肠超声（TRUS）探头约 200°。 
	注意： 超声系统将采集二维图像，并将其重建以生成三维超声模型，该模型将存储在软件平台中。</li>
	<li>在工作站屏幕上显示的横断面和矢状面图像中，沿前列腺边界放置 6−8 个绿色数字标记，以勾勒出前列腺轮廓。随后，软件将生成前列腺的三维重建图像并显示出来。</li>
	<li>查看前列腺的三维超声模型，确保在所有切片中均可清晰观察到前列腺。</li>
	<li>通过在灰阶图像上点击正确的前列腺边界，对三维超声重建中建议的前列腺边界进行优化。仅当绿色轮廓与前列腺真实边界存在差异时，才进行此优化操作。</li>
</ol>
7. MRI 配准
<ol>
	<li>对MRI图像进行矢状面方向的刚性配准，该图像将显示在屏幕上。在MR图像上选择两个解剖标志点（例如：沿直肠壁的前列腺最上点和最下点），并在每个点上放置一个数字标记。在显示的超声图像上相应解剖位置也放置两个数字标记。</li>
	<li>进行横断面方向的刚性配准。再次在MRI图像上选择两个解剖标志点（例如：前列腺最前点和最后点），并在每个点上放置一个数字标记。在显示的超声图像上相应解剖位置也放置两个数字标记。 
	注意：在屏幕上点击“下一步”按钮后，系统将自动执行弹性配准。</li>
</ol>
8. 目标获取
注意：来自 mpMRI 的轮廓化目标以及用于系统性活检模板的数字标记现已叠加到采集步骤期间创建的三维前列腺模型上。
<ol>
	<li>选择第一个需要活检的感兴趣区域（ROI）。</li>
	<li>按下靠近示踪臂手柄处的离合器，以释放示踪臂的制动系统。轻柔地移动示踪臂，使其朝向目标位置。当黄色数字标记位于目标上方的预期位置（此时目标区域将以红色高亮显示）时，松开离合器，重新启动示踪臂的制动装置。此时，示踪臂已在空间中固定。</li>
	<li>将示踪臂手柄左侧的杠杆向前推动，以解除旋转制动。轻柔地旋转示踪臂，使黄色数字标记与目标位置完全重合。向后拉动杠杆，重新启用旋转制动。</li>
</ol>
9. 运动补偿
<ol>
	<li>每次活检前，评估实时超声图像是否仍在超声重建图像中保持配准。如果实时超声图像中的前列腺边界位于一系列绿色数字标记范围内，则继续进行第10节操作。如果绿色数字标记不再准确勾画出前列腺边界，则执行运动补偿。
	<ol>
		<li>在显示器上选择运动补偿选项。</li>
		<li>在三维前列腺重建图像上选择三个解剖标志点，并在每个点放置一个数字标记。在前列腺的实时超声图像上相应的位置放置数字标记，以使三维模型重新与实时超声图像配准。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
10. 前列腺活检与穿刺记录
<ol>
	<li>将18 G活检枪插入安装在经直肠超声（TRUS）探头上的穿刺针导向器中。</li>
	<li>在观察显示器的同时，推进活检针，使其朝向叠加在实时超声图像上的红色领结形视觉辅助标记，并将针尖推进至与领结形标记的中心相交。</li>
	<li>踩下脚踏开关，开始记录一系列二维超声图像，用于三维活检位置的记录。该图像序列可用于标记已完成活检的部位，并可在后续时间重新调阅以供复查。</li>
	<li>按下活检枪上的按钮发射活检针。密切注意活检针在超声图像上形成的轨迹。</li>
	<li>松开脚踏开关以停止针迹记录，然后将活检枪从穿刺针导向器中取出。</li>
	<li>将活检枪交给助手。由助手打开针鞘，并将活检组织芯放入单独标记的标本杯中，标本杯内含有10%缓冲福尔马林溶液。</li>
</ol>
11. 针体分割
<ol>
	<li>查看针道轨迹记录，观察超声下针头穿刺形成的白色条纹。将录制的超声帧中的条纹与弹出窗口中叠加显示的红色自动分割针道线进行比较。若自动分割结果准确，则保存该针道自动分割数据，以永久存储本次穿刺组织样本的位置信息。</li>
	<li>若针道自动分割不准确，需手动校正轨迹。
	<ol>
		<li>使用切换箭头滚动浏览针道记录序列，直至找到包含针头图像的帧。</li>
		<li>通过标记针道条纹起始点和终点对应的位置来定义针尖位置和穿刺轨迹。点击条纹顶端以确定针尖位置，点击条纹底端以确定针道轨迹。</li>
		<li>保存此次针道分割结果，或再次进行调整。 
		注意：保存操作将永久存储本次穿刺组织样本的位置数据，并将其叠加至三维模型上。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
12. 剩余组织提取
<ol>
	<li>重复第8至11节步骤，直至从所有目标位置提取组织。</li>
	<li>确定从每个mpMRI识别的ROI中获取的穿刺核心数量。为确保每个ROI得到充分取样，可考虑以固定间隔（例如每3 mm）取样，或从ROI的中心及边缘区域均进行取样。</li>
</ol>
13. 结束活检操作
<ol>
	<li>解锁稳定臂。轻柔地将经直肠超声（TRUS）探头从患者直肠中取出。使用纱布垫按压5分钟，以促进止血。</li>
</ol>

<ol><li>Key Statistics for Prostate Cancer. , 
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</ol>

Marks 博士是 Avenda Health 公司的联合创始人。

采用MRI/US融合技术引导前列腺活检在前列腺癌的诊断和监测方面相较于传统的经直肠超声（TRUS）引导具有显著优势。在各类影像引导活检技术中，TRUS活检具有特殊性，即无法针对特定病灶获取组织样本，因为大多数前列腺肿瘤在超声图像上不可见18。多参数MRI（mpMRI）使泌尿科医生和放射科医生能够可视化前列腺病灶并进行风险分层，从而帮助判断患者是否需要接受活检。MRI/US融合活检技术可高度准确且可重复地对MRI可见病灶进行取样，因此与传统TRUS活检相比，显著提高了临床显著性前列腺癌的检出率。
MRI/US 融合技术的最大价值在于其能够将 MRI 检测到的感兴趣区域（ROI）精确地投射到经直肠超声（TRUS）图像上以实现靶向定位。因此，MRI 与 TRUS 图像的准确叠加至关重要。在 MRI/US 融合活检过程中，由系统自动执行或经临床医生干预的若干关键步骤可提高每次活检的准确性。首要步骤是运动补偿，由临床医生启动。即使在未使用镇静的活检过程中，患者的移动也难以完全避免，哪怕轻微移动都可能导致 MRI 数据在 TRUS 图像上的覆盖位置发生偏移。其结果是所谓的&#34;靶向活检&#34;未能命中目标。运动补偿可使 MRI 与 TRUS 图像重新对齐并匹配。在 MRI/US 融合活检过程中必须执行运动补偿，以确认无运动发生，并频繁评估 MRI 与 TRUS 图像是否仍保持准确叠加。
在进行MRI/US融合活检时，还会对其他类型的前列腺形变进行校正。刚性配准由临床医生手动完成，用于校正因患者体位不同而导致的前列腺方向差异。这种差异的产生是因为多参数MRI（mpMRI）是在患者仰卧位时获取的，而三维超声则是在患者侧卧位时获取的。刚性配准完成后，软件系统会自动进行弹性配准。弹性配准用于补偿经直肠超声（TRUS）探头对前列腺造成的压迫性形变。这些由软件实现的先进MRI/US融合功能，能够实现对感兴趣区域（ROIs）的精确定位取样，从而提高癌症检出率。
进行靶向活检时，必须注意确保对感兴趣区域（ROI）进行正确的取样。应首先对可疑程度最高的 ROI（根据 PI-RADs v2 定义）进行活检，随后对可疑程度较低的 ROI 进行活检，最后进行系统性六分区活检。该建议基于以下考虑：由于前列腺移动、前列腺水肿或血肿形成，每次活检后跟踪精度和图像质量可能会下降。准确的靶向活检依赖于前列腺多参数 MRI 与经直肠超声（TRUS）之间尽可能小的解剖学差异。
在对感兴趣区域（ROI）进行取样时，医生应遵循一种活检策略，以在最大程度采集可疑组织的同时，尽量减少活检时间和患者的不适。其中一种策略是从ROI的中心区域获取全部穿刺组织核心。该方法理论上允许即使在MRI与经直肠超声（TRUS）配准存在轻微偏差的情况下，仍能对ROI内的组织进行取样。另一种策略是在取样ROI中心的同时，也对可能含有不同癌症分级的周边区域进行取样。较大的ROI可能需要更多的穿刺核心以确保充分取样。在加州大学洛杉矶分校（UCLA），通常的指导原则是沿最长轴每3 mm获取1个组织核心。所有针对ROI进行的活检均被视为靶向活检。
近年来，为了减少前列腺癌的过度诊断和过度治疗，人们努力改进筛查方法。能够对临床显著性病变具有高检出率的诊断手段的重要性日益凸显。由于磁共振成像与超声融合技术在活检引导方面的准确性，临床医生已致力于更广泛地应用该技术11,15,16。自2009年项目启动以来，加州大学洛杉矶分校（UCLA）已开展超过3,500例融合活检，居全国前列（图5）。随着磁共振/超声融合技术的价值不断被认可并开发出新的应用，该项目持续发展。该技术可对癌灶进行重复取样，由此催生了一项完全基于磁共振/超声融合活检的主动监测项目。自2009年以来，已有超过750名低危前列腺癌患者入组。每位患者每1−2年接受一次磁共振/超声融合活检，以重复取样原始癌灶以及系统性地取样前列腺其他区域。无病理进展的患者继续接受主动监测，避免接受根治性治疗（以及此类治疗可能带来的不良反应）。采用磁共振/超声融合技术进行诊断与监测，可提高需要治疗患者的检出率。
在使用 MRI/US 融合成像进行初次活检时，除了对可见病灶进行靶向取样外，还会进行系统性取样。在这种联合活检中，两种活检方法均通过 MRI/US 融合成像系统完成。每次活检穿刺的位置都会被记录下来，无论位于 MRI 可见病灶内还是病灶外。通过 MRI/US 融合成像系统进行的联合活检，比单独使用任一方法能检测出更多的临床意义明确的前列腺癌19。目前尚不清楚某些病灶为何在 MRI 上无法被发现。某些类型的前列腺癌（例如侵袭性强的筛状结构类型）在 MRI 上难以与周围正常组织区分20。在后续的全切片病理检查中发现的、此前 MRI 未检出的癌灶通常体积较小，且体积小于 0.5 cc 的病灶在 MRI 上常不可见21。尽管这些病灶体积小，但可能具有相对较大的表面积，因此通过系统性活检比靶向活检更有可能被检出。此外，通过 MRI/US 融合成像设备进行的系统性活检可能比传统的经直肠超声（TRUS）系统性活检更具优势，因为该软件能够推荐有助于均匀覆盖整个前列腺的活检位点。这种方法使得传统上难以取样的解剖区域（如前列腺前叶）得以被系统性活检所覆盖。
除了有助于诊断外，MRI/US 融合成像技术还具有应用于前列腺癌治疗的潜力。利用融合系统，可对癌性病灶进行精确定位，进而实现针对性治疗。这类选择性治疗被称为&#34;靶向治疗&#34;&#160;，目前被用于治疗低危和中危前列腺癌，作为根治性治疗的替代方案。近期，一项关于前列腺癌局灶性激光消融的 I 期临床试验已开展，该研究采用 MRI/US 融合成像技术，以实现对每个中危肿瘤的精确定位22。治疗后，患者通过多参数 MRI（mpMRI）进行随访，并对治疗过的病灶再次进行 MRI/US 融合引导下的靶向活检，以评估是否存在持续性癌症。若无软件追踪技术对特定位置进行精确重复取样，则评估靶向治疗的疗效将十分困难。
MRI/US融合活检也存在一些缺点。首先，目前实施该系统的成本使其主要局限于学术中心和大型医疗机构。购买一台MRI/US融合设备的费用可能超过15万美元。然而，相关支出并不仅限于设备本身。为了充分应用该技术，患者必须能够接受多参数前列腺MRI检查，并由经过特殊培训的泌尿放射科医生进行操作。在美国，大多数患者在社区医疗机构接受治疗，而这些机构由于当前高昂的成本，可能难以引入融合技术。另一项阻碍该技术推广的因素是实施融合靶向活检所需的时间。在经过培训的助手协助下，每次活检大约需要15分钟，此时间尚不包括上传和审阅MRI数据所需的时间。在同一时间段内，可完成2至3次传统的经直肠超声（TRUS）活检，这可能使部分泌尿科医生在经济上缺乏采用该技术的动力。迄今为止的研究认为，由于癌症诊断效率的提高，这项新技术在成本效益方面仍具优势。
被诊断为前列腺癌的男性患者仍普遍存在过度治疗现象。磁共振成像/超声融合活检技术有望彻底改变这类患者的诊疗格局。通过减少对无临床意义疾病的检出，同时提高具有临床意义肿瘤的检出率，未来我们或将主要诊断出那些能够从监测和治疗中获益的患者。

前列腺癌是美国男性中第二常见的癌症，2018年诊断病例接近16.5万例1。其中大多数病例通过经直肠超声（TRUS）引导的活检进行诊断，该方法最早于20世纪60年代开发，并在20世纪80年代获得广泛认可2。在TRUS活检中，临床医生通常执行六区活检，系统性地采集每侧腺体的基底部、中部和尖部组织样本3。尽管长期以来被视为诊断的金标准，TRUS活检仍存在若干缺陷。由于超声通常无法显示癌灶，TRUS活检只能通过系统性地采集前列腺各个部位的组织样本，而非针对特定病灶进行取样（图1）。因此，TRUS活检属于&#34;盲检&#34;，多达46%的患者存在分级偏低的情况，且首次TRUS活检中最多有35%的癌症未能被检出4,5。
前列腺磁共振成像（MRI）最早于1983年即有报道，在过去十年中彻底改变了前列腺癌的诊断方式6。多参数MRI（mpMRI）结合T1和T2加权成像、扩散加权成像（DWI）以及动态对比增强（DCE），对前列腺进行解剖结构与功能状态的综合评估7。这种多参数成像模式有助于肿瘤的可视化，已被证明在检测前列腺癌方面具有更高的能力。与经直肠超声（TRUS）引导活检（其敏感性约为60%）相比，mpMRI在检测最终经病理证实为前列腺癌的病灶时，敏感性可高达96%8,9,10,11。为了提高mpMRI解读的标准化程度，欧洲泌尿生殖放射学会（European Society of Urogenital Radiology）针对可疑为前列腺癌的兴趣区域（ROI）制定了前列腺影像报告和数据系统（PI-RADS）12。ROI采用五分制Likert评分，其中1分表示恶性风险极低，5分则被视为高风险病灶。通常在前列腺活检中会针对被归类为3级及以上的ROI进行取样。
磁共振成像（MRI）技术的进步推动了靶向前列腺活检的发展，该技术通过磁共振与超声（MRI/US）融合实现。在此方法中，软件平台将多参数磁共振成像（mpMRI）数据叠加到实时经直肠超声图像上，生成融合的三维（3D）模型，使操作者能够在监视器上实时观察MRI检测到的兴趣区域（ROI）。当MRI与超声图像完成配准后，MRI图像上显示的兴趣区域即被映射至超声图像中。随后可对这些兴趣区域进行单独取样，称为&#34;靶向活检&#34;。每次穿刺针的路径及活检组织芯的位置均可被软件系统高精度追踪并记录（图2）。这使得临床医生在后续任何一次活检过程中，均能对原目标区域在3 mm范围内进行重复取样13,14。活检追踪功能在主动监测项目中尤为重要，可对低风险癌症病灶进行可靠随访，以监测其病理学进展。
在过去十年中，已开发出多种用于商业用途的MRI/US融合设备，多项研究也探讨了这种活检方法的有效性。最近两项大型前瞻性试验证实了MRI/US融合技术在前列腺癌诊断中的价值15,16。在这两项研究中，针对存在MRI可见病灶的男性，将MRI/US融合引导与标准的六区段TRUS活检进行了比较。使用MRI/US融合技术时，靶向活检比单独使用TRUS活检检出更多临床意义明确的前列腺癌病例，且其中一项研究显示，新方法检出的临床意义不明确的前列腺癌病例更少15。由于减少了对临床意义不明确癌症的检出，影像引导活检可使许多患者避免因癌症诊断带来的心理压力，以及后续前列腺活检相关的并发症风险。患有中危或高危前列腺癌的患者更有可能通过引导活检被发现，并可据此及时转诊接受相应治疗。
加州大学洛杉矶分校（UCLA）于2009年初推出了其磁共振成像/超声（MRI/US）融合活检项目，当时首个经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的融合活检平台发布。此后，多个平台相继研发成功并在国际范围内投入使用。每个平台均采用专有的软件和硬件，实时融合MRI与超声数据，以实现靶向活检。表1列出了几种最常用融合系统的基本信息17。UCLA的临床经验主要集中在Artemis和UroNav系统，目前美国绝大多数的融合活检均通过这两个系统完成。
这种新的活检方法在临床中于局部麻醉下进行，正迅速被用于前列腺癌的诊断和监测。本文提供了一种通过磁共振/超声融合进行靶向前列腺活检的技术方案。

<table><tbody><tr><td>Artemis 融合活检仪</td><td>艾根</td><td></td><td></td></tr><tr><td>一次性活检枪</td><td>巴德</td><td>MC 1825</td><td>一次性穿刺活检器械（穿透深度 22 mm，样本切口长度 1.8 cm，规格 &amp;amp；针头长度 18 G x 25 cm</td></tr><tr><td>厄他培南（Invanz）</td><td></td><td></td><td>1 克 IM × 1 次（活检前一小时）</td></tr><tr><td>高水平消毒剂</td><td>Nanosonics</td><td></td><td>Trophon ER</td></tr><tr><td>利多卡因 1%</td><td></td><td></td><td>15-20 mL（10 mg/mL）</td></tr><tr><td>利多卡因注射针</td><td>雷明顿医疗</td><td>参考编号 CNM-2210(1)</td><td>Chiba 针，带刻度；22 G（0.7 mm）× 25.4 cm</td></tr><tr><td>穿刺引导器</td><td>Civco</td><td></td><td>无菌腔内穿刺针引导器（含2.6 cm x 30 cm和3.5 cm x 20 cm乳胶保护套）</td></tr><tr><td>可重复使用的活检枪</td><td>巴德</td><td>MN 1825</td><td>Magnum 18 G x 25 cm 针头</td></tr><tr><td>超声波仪器</td><td>日立阿洛卡 Noblus</td><td></td><td>C41V 探头（端射式换能器）</td></tr><tr><td>水溶性润滑剂</td><td>McKesson</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

使用磁共振-超声融合技术实现前列腺靶向活检

Use of MRI-ultrasound Fusion to Achieve Targeted Prostate Biopsy

本文介绍了一种利用磁共振成像-超声（MRI/US）融合系统进行靶向前列腺活检的操作方案。传统上，前列腺癌的诊断依赖经直肠超声（TRUS）引导下的活检。尽管TRUS被视为金标准，但其通常无法清晰显示大多数前列腺癌病灶，因此需要对整个前列腺进行系统性取样。该方法常导致前列腺癌分级偏低，并在初次活检中漏诊高达35%的癌症病例。研究表明，前列腺MRI在检出癌性病灶方面具有极高的敏感性，过去十年间MRI技术的进步推动了靶向活检的发展。在靶向活检中，软件平台将MRI数据叠加至实时TRUS图像上，构建出前列腺的融合MRI/US三维模型。由放射科医师在MRI上勾画出可疑恶性病灶区域，上传至融合系统后，这些区域将在实时的MRI/US融合模型中显示。泌尿科医师由此可直接对这些靶点进行活检。与传统的TRUS活检相比，MRI/US融合技术已被证实能够提高临床显著性前列腺癌的检出率，同时降低无临床意义癌症的检出。因此，该技术有望使更多真正需要治疗的男性患者获得准确的前列腺癌诊断。

2009年至2015年期间，共有1,042名男性因前列腺特异性抗原（PSA）升高、直肠指检异常，或为确认考虑接受主动监测的低危前列腺癌，在加州大学洛杉矶分校（UCLA）接受了MRI/US融合活检。所有受试者在活检前均接受了使用3特斯拉磁体进行的前列腺多参数MRI（mpMRI）检查。根据UCLA在PI-RADS系统建立之前开发的基于可疑恶性程度的1−5分Likert评分系统对感兴趣区域（ROIs）进行评分。与PI-RADS类似，UCLA评分系统基于T2加权成像、扩散加权成像（DWI）和动态对比增强（DCE）成像。评分为“1”的区域表现为T2加权成像正常、DCE正常，以及DWI的表观扩散系数（ADC）正常 &gt;1.2 × 10-3 毫米2/s，而评分为“5”的区域在T2加权成像上表现为明显的结节伴占位效应，DCE显著异常，以及DWI上的ADC值异常低下 &lt;0.6 × 10-3 毫米2/秒
完成多参数磁共振成像（mpMRI）后，将MRI图像传输至融合活检系统的勾画软件中进行感兴趣区域（ROI）勾画，随后发送至MRI/US融合活检设备。该系统用于对存在ROI的区域进行靶向穿刺取材。无论是否进行靶向活检，所有患者均接受基于融合系统生成模板的12针系统性活检。系统性活检过程中对所有六个区域均进行取样，包括含有ROI的区域。主要研究终点为临床显著性前列腺癌的检出，定义为Gleason评分 ≥7。在至少存在一个≥3级ROI的患者中，比较不同MRI/US融合活检策略下临床显著性前列腺癌的检出率。所比较的活检策略包括靶向活检、系统性活检，以及在同一活检过程中同时进行靶向和系统性活检，后者称为“联合活检”。
图3展示了联合活检与靶向活检及系统性活检相比的性能表现。在所有患者中，共有825名患者的至少一个感兴趣区域（ROI）被分类为3级或更高。在最高ROI分级方面，435名患者为3级病灶，301名为4级病灶，89名为5级病灶。在825名ROI分级≥3级的患者中，联合活检对临床显著性癌症的检出率最高。通过联合活检共检出289例临床显著性病变，而仅使用靶向活检检出229例，仅使用系统性活检检出199例。联合活检还检出了更多的高危（≥Gleason 8分）前列腺癌病例，其中联合活检诊断出89例高危病例，而单独靶向活检为74例（p &lt; 0.001），单独系统性活检为51例（p &lt; 0.001）。在此组患者中，若仅进行靶向活检，则会有15名高危疾病的患者未能被诊断。
临床显著性前列腺癌的检出率与ROI分级直接相关。ROI分级为5级的男性中，80%的患者Gleason评分≥7，而ROI分级为3级的男性中，该比例为24%。对于所有级别的ROI，联合活检的性能均优于靶向活检和系统性活检（图4）。
<img alt="经标记活检位点的前列腺超声扫描；医学影像，癌症检测方法。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59231/59231fig1.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图1"> 
图1：前列腺经直肠超声图像。 前列腺横向截面的常规经直肠超声（TRUS）图像。橙色点标记了六区段活检方案。由于大多数肿瘤在超声图像上不可见，TRUS方法通常无法准确定位肿瘤位置。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59231/59231fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="显示横断面、矢状面、冠状面视图的MRI扫描图像；用于靶向活检规划的3D建模。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59231/59231fig2.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图2"> 
图2：前列腺的3D重建。 前列腺的3D重建图像（上图），以及显示感兴趣区域（ROI）的MRI横断面、矢状面和冠状面视图（下图）。感兴趣区域在上图中以绿色显示，在下图中以绿色轮廓勾画。检出恶性病变的穿刺组织核心以红色表示。其他以蓝色显示的穿刺组织核心为阴性，提示该患者可能适合接受局灶性治疗。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59231/59231fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="通过系统性、靶向性和联合方法诊断前列腺癌的Gleason评分分布柱状图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59231/59231fig3.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图3"> 
图3： 在多参数MRI显示至少一个PI-RADS评分≥3的感兴趣区域的患者中（n = 825），系统性活检、靶向活检及联合方法的诊断效能。 图中显示了不同活检策略（x轴）下诊断出前列腺癌（CaP；y轴）的患者数量。联合使用靶向与系统性活检可额外检出60例临床显著性前列腺癌，这些病例单独使用任一方法均未能检出（浅灰色，与单独系统性或靶向活检相比，p &lt; 0.001），并进一步多发现15例高危病例（黑色，与单独系统性或靶向活检相比，p &lt; 0.001）。本图经Filson等19许可改编。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59231/59231fig3large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="按活检方法和病灶分级的前列腺癌检出率柱状图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59231/59231fig4.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Figure 4"> 
图4：ROI分级与癌症存在之间的关系。 ﻿本图显示了在MRI上发现≥1个ROI的患者中（n = 825），经诊断为临床显著性前列腺癌（CaP）的患者比例（n = 289，35%）（y轴），按ROI分级（x轴）进行分层。联合活检（黑色格纹柱）在所有ROI分级中均优于系统性活检（深色斜线柱）和靶向活检（浅色条纹柱）（p &lt; 0.001）。总体而言，80%的ROI 5级患者存在临床显著性CaP（相比之下，ROI 3级患者为24%，比值比9.05，95%置信区间4.96–16.50）。本图经Filson等19许可改编。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59231/59231fig4large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="MRI/US融合活检柱状图；加州大学洛杉矶分校2009-2018年度增长情况；医学数据分析。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59231/59231fig5.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图5"> 
图5：加州大学洛杉矶分校（UCLA）MRI/US融合活检数量的增长情况。 该图表展示了自2009年项目启动以来，加州大学洛杉矶分校每年开展的MRI/US融合活检例数。在UCLA，该新技术被用于初次活检、重复活检，以及对接受主动监测的男性进行系列活检。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59231/59231fig5large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Artemis 
			(Eigen, USA)</td>
			<td>机械臂上的位置编码关节</td>
			<td>仅限进出和旋转运动（固定于机械臂）</td>
			<td>经直肠</td>
			<td>机械臂可最大限度减少人为误差 
			需接受培训以掌握通过机械臂进行软件操作及经直肠超声引导下活检的手动操控</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioJet 
			(GeoScan Medical, USA)</td>
			<td>机械臂上的位置编码关节</td>
			<td>仅限进出和旋转运动</td>
			<td>经直肠或经会阴</td>
			<td>经直肠超声探头安装在带有角度感应的机械臂上，可将探头位置信息传输至工作站</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BiopSee 
			(Pi Medical, Greece)</td>
			<td>机械臂上的位置编码关节</td>
			<td>仅限进出和旋转运动（固定于机械臂）</td>
			<td>经会阴</td>
			<td>活检设置类似于近距离放射治疗； 
			诊断设置未来可能用于治疗规划； 
			经直肠超声探头引导经会阴活检</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>实时虚拟超声成像（Hitachi, 日本）</td>
			<td>用于磁共振成像与超声图像配准的电磁场发生器</td>
			<td>可手动自由移动</td>
			<td>经直肠或经会阴</td>
			<td>主要在日本使用；其他地区研究较少</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UroNav 
			 (Invivo, USA)</td>
			<td>用于磁共振成像与超声图像配准的电磁场发生器</td>
			<td>可手动自由移动 </td>
			<td>经直肠</td>
			<td>首个上市的可在门诊使用的融合成像平台  
			采用医生熟悉的徒手经直肠超声操作方式</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urostation (Koelis, 法国)</td>
			<td>基于软件的图像追踪 
			（三维超声容积图像与三维磁共振图像实时弹性融合）</td>
			<td>可手动自由移动</td>
			<td>经直肠</td>
			<td>欧洲最常用的平台 
			完全依赖三维经直肠超声图像追踪，无需任何外部的超声束追踪硬件</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：美国及国际上常用的MRI/US融合设备。 本表格经Elkhoury等人许可改编。17

本文介绍了一种使用磁共振-超声融合系统对前列腺进行靶向活检的操作方案。

本文介绍了一种利用磁共振成像-超声（MRI/US）融合系统进行靶向前列腺活检的操作方案。前列腺癌具有……

这种前列腺活检方法能够对器官内可疑区域进行精确定位，使活检方法的特异性和精确性达到前所未有的水平。借助这一新技术，我们可以特异性地靶向MRI所检测到的前列腺内的感兴趣区域，实现前所未有的活检精度以及前列腺病理特征刻画的准确性。打开ARTEMIS设备工作站计算机和推车电源后，协助患者取左侧卧位，背部接近与床缘平行，双腿向胸部屈曲。此位置可为活检装置的定位臂提供最大活动范围。当患者就位后，将穿刺引导架连接至经直肠超声探头，并将已润滑的端射式经直肠超声探头轻柔插入患者直肠内。推进探头，直至在显示器上清晰显示前列腺的二维横向切面图像。当可见前列腺的大致中心时，旋转并推进探头，直至显示前列腺与精囊的交界处，该区域即为前列腺神经血管束进入腺体的位置。通过经直肠超声探头上的穿刺引导通道插入一根22号脊髓穿刺针，并将穿刺针推进至前列腺与精囊的交界处。在此间隙内注入10立方厘米的1%利多卡因，形成超声下的轮状影像，并使精囊与前列腺从直肠壁分离。然后重新调整经直肠超声探头，对对侧进行前列腺周围神经阻滞。等待一分钟以确保麻醉充分后，将追踪臂移至停放位置，使其与另一追踪臂大致呈90度角。随后抬起追踪臂，将经直肠超声探头放入追踪臂的托架中，并扣紧卡扣。进行三维图像采集时，沿经直肠超声探头的长轴缓慢顺时针旋转约200度，直至完成对整个前列腺的扫描。然后在横断面和矢状面图像中，沿前列腺边界使用6至8个数字标记勾画其轮廓。查看前列腺的三维超声模型，确保在所有切片中均可清晰观察到整个前列腺，并在灰阶图像上点击正确的前列腺边界，根据需要对三维重建前列腺的建议边界进行修正。接下来，对磁共振图像（MRI）进行刚性配准，然后在 MRI 的两个解剖标志点上放置数字标记，并在超声图像上添加相应的标志点。完成刚性配准后，按下控制台上的“下一步”按钮以执行弹性配准。该步骤可校正因经直肠超声探头压迫所引起的前列腺形变。对于接受重复前列腺活检的患者，临床医生可从显示中移除先前活检过程中未发现恶性病变的坐标。在靶点定位时，按压靠近追踪臂手柄处的离合器以释放追踪臂制动系统，并轻柔地移动追踪臂朝向目标位置。推动追踪臂手柄左侧的杠杆向前，以解除旋转制动，然后轻柔地旋转追踪臂，使黄色数字标记对准并完全覆盖目标位置。当黄色数字标记位于目标区域上方的期望位置，且目标区域呈红色高亮时，松开离合器，重新启动跟踪臂上的制动装置，从而将机械臂固定在空间中。然后拉动操纵杆，重新启动旋转制动装置。每次活检前，需评估实时超声图像是否仍与超声重建图像保持配准。如果患者在手术过程中发生移动，或前列腺发生移位，MRI 与超声图像的配准可能会失真，导致操作者遗漏目标区域。因此，该过程引入了运动补偿软件。当实时超声图像上的绿色数字标记不再准确勾画前列腺边界时，应在监视器上选择运动补偿选项，并在三维前列腺重建图像上以及实时超声图像的前列腺相应位置上，分别对三个解剖标志点放置数字标记。这将使三维模型与实时超声图像重新配准。进行活检时，首先将一支18号活检枪插入安装在经直肠超声探头上的穿刺引导器中。根据显示器上的图像，推进针头朝向叠加在实时超声图像上的红色领结形视觉辅助标志，直至针尖与标记中心相交。踩下脚踏开关踏板，开始记录二维超声图像序列，同时记录三维活检位置，并扣动活检枪上的触发器以发射活检针。需密切注意超声图像上活检针的轨迹。然后松开脚踏开关，停止针道记录。进行针体分割时，需回顾针体轨迹记录，并将录制的超声图像中显示的白色条带与弹出窗口中叠加显示的红色自动针体分割线进行比对。标记出针体起始点和终点对应的位置，点击白色条带的顶端以确定针尖位置，点击条带底部以确定针体轨迹，随后将活检枪从针导引器中取出，以收集活检组织核心。当所有活检样本采集完毕后，松开稳定臂，轻柔地将经直肠超声探头从患者直肠中取出。在这项具有代表性的临床研究中，825例患者的感兴趣区域等级大于或等于三级，联合活检对临床显著性前列腺癌的检出率最高，共检出89例高危前列腺癌，而靶向活检检出74例，系统性活检单独检出51例。临床显著性前列腺癌的检出与感兴趣区域的等级直接相关，感兴趣区域为五级的男性中，80%被发现患有Gleason评分大于或等于7的疾病，而感兴趣区域为三级的男性中，这一比例为24%。对于四级感兴趣区域，联合活检的表现也优于靶向活检和系统性活检。图像融合活检的一项重要功能是能够随时间推移追踪前列腺内特定的癌灶。我们能够重新定位到前列腺中先前已识别的癌变部位，误差范围仅几毫米，因此，例如对于主动监测患者，可显著提升我们在不同时间间隔内随访前列腺内可能发生变化的能力。随着融合技术的应用已逾十年，目前文献中开始出现关于在主动监测队列中应用靶向和追踪技术所带来的长期益处的证据。我们近期证实，通过将 MRI 数据与实时经直肠超声图像融合，能够利用激光对肿瘤进行个体化消融治疗。这种局灶性激光消融疗法基于 MRI 与超声融合技术，可能使患者避免传统根治性治疗所带来的一些副作用，例如尿失禁或勃起功能障碍。任何前列腺活检最大的风险是感染和败血症。利用您所在中心的抗菌谱来正确选择抗生素，对于降低前列腺活检后败血症的风险至关重要。

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Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

Mri-超声融合技术在靶向前列腺活检中的应用

采集前列腺癌组织用于生物样本库：一种磁共振成像引导的靶向技术以从新鲜肿瘤组织中获取活检穿刺样本

在小鼠前列腺癌模型中，利用靶向肿瘤间质中凝结的血浆蛋白的小肽类磁共振成像（MRI）对比剂，展示磁共振癌症分子成像技术。...

利用小分子CLT1肽靶向对比剂进行前列腺癌的MR分子成像

该方法通过利用前列腺癌患者的临床诊断数据，以指导根治性前列腺切除术后组织生物样本库的取样流程。此方法解决了既往发表的方法在组织样本获取效率以及新鲜组织可用于更广泛下游应用方面的局限性。...

利用磁共振成像与活检数据指导前列腺癌生物样本库的取样流程

本方案详细阐述了通过聚焦超声开放血脑屏障（BBB）进行基因递送的必要步骤，以及通过组织学检测评估基因表达水平和化学遗传受体神经调控活性的方法。...

聚焦超声诱导血脑屏障开放以靶向脑结构并评估化学遗传学神经调控

本文介绍并描述了一种使用局灶性激光消融治疗前列腺癌的门诊治疗方法。激光导管的放置通过磁共振-超声融合成像引导，其操作方式类似于前列腺穿刺活检。治疗过程中通过放置在激光光纤附近的热探针进行实时监测。<br...

前列腺癌的局灶性激光消融：一种门诊操作 procedure

本文介绍了一种利用磁共振引导的高强度聚焦超声产生可控性高热，以在横纹肌肉瘤小鼠模型中触发温度敏感脂质体药物释放的实验方案。...

磁共振引导高强度聚焦超声产生的热疗：小鼠横纹肌肉瘤模型中的一种可行治疗方法

前列腺活检是前列腺癌诊断的金标准方法。认知融合引导的前列腺活检将经直肠超声与预先测量的MRI参数相结合，可提高活检准确性，并增强临床显著性前列腺癌的检出率。...

一种基于多参数磁共振成像与经直肠超声融合引导的认知融合前列腺活检

本研究介绍了一种改进的经会阴前列腺活检技术，采用锥形双孔法并结合双平面探头引导。这些改进可减少创伤、促进患者恢复，并提高活检的准确性，使该操作成为一种可靠且微创的前列腺癌诊断方法。...

经会阴前列腺活检采用锥形双孔法结合双平面探头引导

低危前列腺癌患者常接受过度治疗；超活跃监测有助于避免此类过度治疗。...

一种治疗低危前列腺癌的新技术——超主动监测

本文展示了一种创新的视觉方法（摄影发声法或照片引谈法），旨在为患有慢性疾病的患者在临床诊疗中实现公平的诊疗流程，揭示临床知识中的空白，建立更佳的治疗关系，并确定以患者为中心的治疗目标及促进康复的可能性。...

运用视觉与叙事方法实现临床医疗中的公平诊疗流程

学习MRI-超声融合靶向前列腺活检技术，通过三维超声成像与弹性配准实现精准定位可疑病灶。该方法显著提高前列腺癌检出率，改善临床诊断准确性，适用于主动监测和重复活检患者。

使用磁共振-超声融合技术实现前列腺靶向活检

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